DE19605938A1 - Bildabtaster - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bildabtaster zum zeilenweisen Abtasten eines konti­ nuierlich durch eine Bildabtaststation transportierten Filmbildes mittels eines Zeilensensors mit zwei Schieberegistern, von denen das eine die Ladungen der geradzahligen und das andere die Ladungen der ungeradzahligen Bildpunkte an ihren jeweiligen Ausgang leiten.

Ein solcher Bildabtaster kann beispielsweise Teil eines Fernsehfilmabtasters sein, wobei mehrere Zeilensensoren zum Abtasten der verschiedenen Farben der Film­ bilder eingesetzt sind. Bei diesen Zeilensensoren werden Ladungen, welche der jeweiligen Helligkeit einzelner Bildpunkte entsprechen, im Takt von Taktsignalen zu einem Ausgang bzw. zu mehreren Ausgängen transportiert und sind dann als Signal abnehmbar. Der Signalverlauf einer Taktperiode ist derart, daß an jedem Ausgang ein jeweils von der Helligkeit abhängiger Maximalwert auf einen von der Helligkeit unabhängigen Minimalwert folgt. Bei üblicherweise verwendeten Halbleiter-Zeilen­ sensoren sind zwei Ausgänge vorgesehen, deren Ausgangssignale in der Phase um eine Bildpunktbreite gegeneinander verschoben sind. Da die Ausgangssignale der Zeilensensoren sehr klein sind, sind entsprechende Verstärker vorgesehen, welche bei einigen Halbleiter-Zeilensensoren bereits in diese Sensoren integriert sind.

Ein solcher Zeilensensor ist beispielsweise im Datenblatt "CCD 181, Variable-Element High-Speed Linear Image Sensor" von Fairchild Weston/1986 beschrieben. Dieser Zeilensensor weist unter anderem 2592 lichtempfindliche Bildpunkte auf, von denen die Ladungen der ungeradzahligen in ein erstes Schieberegister und die Ladungen der geradzahligen Bildpunkte in ein zweites Schieberegister übertragen werden. Die Ausgänge der Schieberegister sind über je einen Verstärker normaler­ weise an einen gemeinsamen Eingang des nachfolgenden Analog-Prozessors für die Verarbeitung des Videosignals angeschlossen, z. B. durch Addition der Ausgangssig­ nale beider Verstärker, so daß eine Fernsehzeile durch die jeweilige Anzahl der belichteten Bildpunkte gebildet wird.

Da es nun möglich ist, unterschiedliche Längen der Zeile und damit eine unter­ schiedliche Anzahl von belichteten Bildpunkten je nach Anwendungsfall auszuwäh­ len, ist auch die jeweils zugehörige Übertragungs- oder Kanalbandbreite unterschied­ lich. Bei der Filmabtastung ist bekanntlich eine möglichst gute Auflösung bei norma­ ler also nicht erhöhter Kanalbandbreite gefordert, wodurch es sich als zweckmäßig erwiesen hat, hierbei etwa die Hälfte der lichtempfindlichen Bildpunkte zu beleuch­ ten. Um nun die Horizontalauflösung, insbesondere auch für das neue Wiedergabe­ format 16 : 9 noch weiter zu verbessern, ist bereits aus "Fernsehsysteme mit kompati­ bel erhöhter Bildqualität - ein Systemvergleich" von Franz Stollenwerk und Hartmut Schröder in der Zeitschrift Rundfunktechnische Mitteilungen, Seite 224 bis 234, insbesondere Seite 228 bei der Verarbeitung von HDTV-Signalen - also bei erhöhter Bandbreite - eine Offset-Abtastung bei diagonaler Vor- und Nachfilterung bekannt. Dies hat jedoch einen erheblichen Mehraufwand an Schaltungselementen zur Folge.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Erhöhung der horizontalen Auflösung bei der Bildwiedergabe ohne Erweiterung der Kanalband­ breite zu erzielen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die Ausgänge der beiden Schieberegister zeilenweise alternierend auf den gemeinsamen Eingang des nachfol­ genden Signalverarbeitungskanals zur Erzeugung einer progressiven Quincunx-Struktur der zeilenweisen Bildpunkt-Ladungen durchgeschaltet werden.

Der erfindungsgemäße Bildabtaster hat den Vorteil, daß die erhöhte Horizontalauflö­ sung bei gleicher Kanalbandbreite und mit wesentlich geringerem Aufwand gegen­ über dem Stand der Technik erreicht wird.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Bildabtaster aufgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Halbleiter-Zeilensensor mit der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 die am Ausgang des Zeilensensor abnehmbaren Signale,

Fig. 3 die mit der Erfindung erzielte Quincunx-Struktur,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Signalverarbeitung für den erfindungsgemäßen Bildabtaster.

In Fig. 1 ist ein Halbleiter-Zeilensensor dargestellt, welcher im wesentlichen aus einer Zeile 1 lichtempfindlicher Bildpunkte 2 und 3, wobei 2 die geradzahligen und 3 die ungeradzahligen Bildpunkte sind, sowie zwei Schieberegistern 4 und 5, welche im Takt von bei 6 und 7 zugeführten Taktimpulsen die Ladungen aus dem licht­ empfindlichen Bereich des Zeilensensors zu den Ausgängen transportieren. An den Ausgängen der Schieberegister 4 und 5 ist je ein Verstärker 8 und 9 angeordnet, an deren Ausgängen die Signale abnehmbar sind. Die Ausgänge der Verstärker 8 und 9 sind an je einen Kontaktanschluß eines Umschalters 10 angeschlossen, welcher mit der doppelten Zeilenfrequenz H/2 umschaltbar ist.

Am Ausgang des Umschalters 10 entstehen somit durch progressive Auslese die Videosignale A und B gemäß Fig. 2, wobei das Signal A die Zeile 1 und das Signal B die Zeile 2 eines Vollbildes darstellen. Wie man leicht sieht, treten die Impuls­ amplituden des Signals B zwischen den Impulsamplituden des Signals A auf, d. h. erstere sind gegenüber letzteren in der Phase um eine Bildpunktbreite verschoben.

In Fig. 3 ist die dadurch erzeugte progressive Quincunx-Struktur bei der Wiedergabe für drei Zeilen A, B, A prinzipiell dargestellt. Die Anzahl der Bildpunkte ist in allen Zeilen gleich, jedoch sind die Bildpunkte jeder zweiten Zeile gegenüber der ersten Zeile versetzt angeordnet. Damit kann also die Auflösung in horizontaler Richtung ohne Vergrößerung der Kanalbandbreite verbessert werden.

Im Blockschaltbild gemäß Fig. 4 ist die weitere Verarbeitung der von mehreren Halbleiter-Zeilensensoren 11, 12, 13 erzeugten Bildsignalen, z. B. für die Farben Rot, Grün, Blau dargestellt. Die von den Zeilensensoren 11, 12, 13 nach Abtastung von - in der Fig. nicht dargestellten - Filmbildern abgegebenen Signale in progressi­ ver Quincunx-Struktur werden zunächst in einem Signalprozessor 14 analog verar­ beitet und danach in einem A/D-Wandler 15 digitalisiert. Sowohl die Halbleiterzei­ lensensoren 11, 12, 13 als auch der A/D-Wandler 15 werden von einem Taktsignal­ generator 16 mit dem gleichen Taktsignal angesteuert, wobei das Taktsignal für die jeweils zweiten Abtastzeilen gegenüber dem Taktsignal für die jeweils ersten Abtast­ zeilen um den Abstand zweier nebeneinander liegender Bildpunkte phasenverschoben ist. Die Erzeugung des phasenverschobenen Taktsignals für jede zweite Abtastzeile kann entweder durch einfach Phasenverschiebung des erzeugten Taktsignals für die erste Abtastzeile oder durch eine doppelte Muttertaktfrequenz und deren Teilung erfolgen. Am Ausgang des A/D-Wandlers 15 ist ein planares FIR-Filter 17 als Anti- Alias-Filter angeschlossen, um eventuelle Störungen im Signal zu unterdrücken. Danach folgt üblicherweise ein Bildspeicher 18, um die durch progressive Abtastung der Filmbilder erzeugten Videosignale in normgerechte Fernsehsignale mit Zwischen­ zeilenabtastung zu wandeln, welche am Ausgang 19 abnehmbar sind.

Claims (6)

1. Bildabtaster zum zeilenweisen Abtasten eines kontinuierlich durch eine Bildabtast­ station transportierten Filmbildes mittels eines Zeilensensors mit zwei Schieberegi­ stern, von denen das eine die Ladungen der geradzahligen und das andere die Ladungen der ungeradzahligen Bildpunkte an ihren jeweiligen Ausgang leiten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der horizontalen Auflösung bei der Bildwiedergabe die Ausgänge der beiden Schieberegister zeilenweise alternierend auf den gemeinsamen Eingang des nachfolgenden Signalverarbeitungskanals zur Erzeugung einer progressiven Quincunx-Struktur der zeilenweisen Bildpunktladungen durchgeschaltet werden.

2. Bildabtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Zeilensensor (11 bzw. 12 bzw. 13) als auch ein nachfolgender A/D-Wandler (15) mit der gleichen Taktfrequenz angesteuert werden, wobei sich die Taktsignale für zwei örtlich benachbarte Fernsehzeilen um den Abstand zweier nebeneinander liegender Bildpunkte des Zeilensensors phasenmäßig unterscheiden.

3. Bildabtaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung eines phasenverschobenen Taktsignals für jede zweite Abtastzeile durch eine Phasenverschiebung des Muttertaktsignals erfolgt.

4. Bildabtaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung eines phasenverschobenen Taktsignals für jede zweite Abtastzeile durch ein Taktsignal mit doppelter Muttertaktfrequenz und anschließender Frequenz­ teilung erfolgt.

5. Bildabtaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des A/D-Wandlers (15) ein planares FIR-Filter (17) angeschlossen ist.

6. Bildabtaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ebenfalls eine zeilenweise Phasenumschaltung der Taktansteuerung von A/D-Wandler (15), Nachfilterung (17), Bildspeicher (18) und D/A-Wandler erfolgt.